陡前沿方波对金黄色葡萄球菌的杀灭效果

为研究方波脉冲前沿陡度对高压脉冲电场技术(PEF)杀菌效果的影响,通过实验研究了前沿陡化的方波脉冲对金黄色葡萄球菌的杀灭效果。考察并比较了在不同电场强度、等效处理时间、电导率条件下,陡前沿方波和普通方波的杀菌效果。结果表明,脉冲电场的杀菌效果随着电场强度、溶液电导率、等效处理时间的增大而增强,且方波脉冲的上升时间对金葡菌的杀灭效果具有显著影响。上升时间为200 ns的脉冲电场处理后的细菌残存率比上升时间为2μs的脉冲电场的残存率大,且前者的温升比后者小。当杀菌效果相同时,陡前沿方波脉冲所需的等效处理时间比普通方波脉冲更短。此外,陡前沿方波脉冲杀菌效果的提升并非通过改变细胞形貌结构来实现,而是直接作用于细胞内部。     

采用高压脉冲电场技术的食品处理装置电极设备电化学腐蚀

在用高压脉冲电场(pulsed electric field,PEF)技术处理食品的过程中,脉冲电流通过电极-液体表面,引起电化学反应,导致电极腐蚀,从而影响到食品安全和设备运行。利用加速腐蚀实验研究了高压脉冲电场作用下的电极腐蚀规律,重点考察了不同电压幅值、脉宽和溶液电导率对电极腐蚀的影响;测试了溶液中电极材料钛离子质量浓度,以定量表征电极腐蚀程度;得到了腐蚀速度随时间的变化关系曲线。结果表明:PEF作用下电极腐蚀特性可以用传统电路模型来解释;随着电场强度由16.7 kV/cm逐步升至41.7 kV/cm、脉宽由5μs逐步升至20μs,溶液电导率由1μS/cm逐步升至600μS/cm,腐蚀会逐渐加剧,钛离子质量浓度分别由0.466μg/L至2.085μg/L、由0.4μg/L至4.855μg/L和由0.8μg/L至43.4μg/L依次上升;腐蚀由电极表面边缘倒角部分开始逐步向中心区域发展;腐蚀后电极在空气中放置氧化一段时间可使加电时腐蚀速度减慢。最后通过研究电极腐蚀规律提出了抑制或者减少腐蚀的措施。     

脉冲电场作用下细胞膜可控电穿孔技术研究

为实现脉冲电场作用下细胞膜可控电穿孔技术,利用THU-PEF4(自制高压脉冲电源)系统,采用碘化丙啶PI和Sybr GreenⅠ对小球藻进行了荧光染色试验,在激光共聚焦显微镜下定性研究等效脉冲能量密度和电场强度对小球藻细胞穿孔率的影响;结合流式细胞仪对小球藻穿孔细胞进行计数分析,定量研究等效脉冲能量密度和电场强度对小球藻细胞穿孔率的影响规律。实验发现:在激光共聚焦显微镜下,小球藻细胞膜电穿孔率随场强和等效脉冲注入能量的增加而增加;230 kJ/L的脉冲注入能量密度下,2.5~4 MV/m场强区间内,电场强度每提升0.4~0.5 MV/m,小球藻细胞发生不可逆电穿孔的比例提升约15%;4 MV/m场强下,当注入能量230 k J/L时,小球藻细胞膜穿孔率89%;小球藻细胞的穿孔比例在一定范围内随电场强度基本呈线性关系,随等效脉冲注入能量密度的增加呈现先增加后趋于平缓的趋势。因此,可以通过控制电场强度和等效脉冲注入能量密度来实现脉冲电场作用下细胞膜可控电穿孔技术。     

高压脉冲电场处理过程中样品特性对处理室电气击穿规律的影响

为研究高压脉冲电场(PEF)食品非热处理过程中处理室内部电气击穿问题,用蒸馏水和Na Cl水溶液为样品,重点研究了在平板、同场2种不同类型的处理室电气击穿过程中,当样品电导率分别为97、211、299μS/cm以及溶氧密度分别为7.19、8.84、9.80 mg/L时处理室内部的放电情况。研究结果表明:处理室内产生气泡的面积和数量决定了处理室放电情况;随着液体电导率增加和空气含量(溶氧密度)增大,处理室内部发生电气击穿的几率均有所提高。为减少PEF长期工作时的放电活动,建议保持处理室平均电场强度40 kV/cm,同时在PEF处理单元前加入脱气装置。